機電一體化設備組裝與調試項目技能大賽選手訓練策略探討與案例分析

沈正寒

摘要：機電一體化設備組裝與調試項目是技能大賽傳統常設項目。該項目專業技術覆蓋面廣，參賽隊伍規模大。本文對該項目學生訓練技術、技能和技巧存在的問題進行分析，總結共性特點，提供可供借鑒的經驗。

關鍵詞：機電一體化；機械組裝；編程調試

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094-（2016）07C-0037-04

江蘇省職業學校技能大賽已經連續舉辦了10屆，筆者作為參賽隊的教練，已連續7屆指導學生參與其中，并取得較好成績。通過歷年來省級競賽的前期訓練和后期參賽過程，總結出了一些經驗，希望與同行交流。本文以機電一體化設備組裝與調試項目為藍本，通過參賽過程中遇到的問題作為案例，來具體分析訓練過程中的策略。

一、機械組裝

（一）施工準備不充分

學生在裝配之前對組裝過程中所需的零配件沒有做好充足的儲備，對可編程控制器、觸摸屏和按鈕模塊也沒有做好維護。

第一種情況：在訓練中學生總自以為是地認為裝配時所有配件都是齊全的，但往往在實際安裝過程中，少螺絲螺母、少墊片的情況卻經常會出現，如事先未重視，自己沒有充分備料，往往會為了一個螺絲四處尋找，從而耽誤時間。

第二種情況：在每次訓練前一天晚上就應將PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊維護好。學生經常會在訓練中發現裝線時模塊上接插端口由于長期使用松動，造成插線接觸不良沒有信號的問題，如果在訓練中再去緊固模塊端子將是非常麻煩的工作。

第三種情況：在裝配開始之前，學生應根據安裝圖紙將散亂的機械配件按類整理擺放好，該用什么配件找什么配件，而且在施工前應將部件上需要套配的螺絲螺母都安裝好，否則也會耽誤一定的時間。

總結：根據施工前準備工作的具體要求，教師應當督促學生做好施工前的準備工作，促使學生養成良好習慣。

（二）圖紙分析不到位

學生在組裝前，沒有充分理解、分析裝配圖，存在盲目施工的現象

第一種情況：有的圖紙要求在安裝時將黑色塑料端蓋的厚度計算到安裝尺寸中，但學生往往會走馬觀花般看圖紙，習慣性地不考慮黑色塑料端蓋的尺寸就裝配，造成安裝尺寸（除高度尺寸）全錯。

第二種情況：在安裝時學生對于圖紙中特殊尺寸熟悉程度不夠，如在安裝轉盤電機時要求高度為152mm，其實題目就是要求學生在安裝時將轉盤電機高度放到最低（正好是152mm），但如果在平時訓練中沒有記憶特定的尺寸，學生并不知道152mm就是轉盤電機最低高度，以至于在實際組裝中習慣性地先安裝皮帶機高度，然后再安裝調整轉盤電機高度，造成裝不到152mm，不得不再次返工。

第三種情況：在安裝要求較高的圖紙中，氣缸上的磁性開關和節流閥的安裝朝向都是一目了然的，如在安裝前沒有留意觀察，會造成圖中磁性開關要求在推手氣缸正上方垂直安裝，而學生卻將磁性開關安裝在推手氣缸側面等類似的錯誤。

總結：圖紙分析要到位，在初期基礎訓練中應注重幫助學生理解圖紙安裝的要求，并在平時將機械部件的特定尺寸進行整理并記憶。

（三）裝機順序不合理

學生對于裝機過程有認識上的誤區，長期的訓練甚至會使學生產生自負的心態，認為不論按照什么順序裝，都可以完成快速裝配。

第一種情況：在組裝機械手部件時，訓練中要求學生在組裝過程中就將機械手四維度上的限位傳感器一并裝好，但學生在實際操作中往往會先組裝機械手部件，甚至在機械手固定在臺面上之后再一個一個地安裝傳感器，這樣的裝配安排無形中會增加安裝難度，裝配時間也會被拉長。

第二種情況：在安裝過程中，學生會慣性思維，總認為應當先將所有部件都裝配到位后再接線，所以每次都會在接線、接氣管前就將觸摸屏安裝到位，但實際施工中，由于觸摸屏安裝位置往往會對電路和氣路的裝接走向存在干擾，因此，先安裝的觸摸屏就顯得礙手礙腳。

第三種情況：機械組裝中如果學生沒有按照科學有效的安裝順序來裝配，則在整個裝配過程中就會為了安裝某個部件頻繁來回走動，這種不必要的走動在拉長裝配時間的同時，也會在某種程度上影響到自己的心態。

總結：在平時的訓練中要引導學生和教師一起多思考、多積累，設計出一套適合自己的裝配套路，并要讓學生習慣于按照科學合理的步驟，嚴謹地進行安裝。

（四）使用工具不規范

學生往往不會嚴格按照要求去使用工具，而是根據現有工具的情況，用什么工具順手就用那個工具。

第一種情況：學生在安裝機械手限位擋板上的限位螺絲、緩沖器以及左右限位傳感器時，應使用扳手固定螺母，但學生會圖方便，用尖嘴鉗來扳螺母，造成螺母損傷的同時也導致螺母固定不牢固。

第二種情況：在組裝評分表中要求綁扎帶切割不能留余太長，必須小于1mm且不割手，學生在使用一般斜口鉗或者剪刀時很難一次將綁扎帶剪到位，必須返工。但如果使用專門用來剪電子元件管腳的斜口鉗就可以一次剪到位。

總結：工欲善其事必先利其器，有一套稱心如意的工具往往能夠事半功倍，研究機械安裝過程并搜索整理出一套適合的工具，在平時的訓練中熟練使用會對訓練起到很好的效果。

（五）裝配過程不細致

學生在裝配時有得過且過的心態，對于配合度要求較高、安裝難度比較大的尺寸往往裝不到位。

第一種情況：在組裝機械部件時，已明確要求學生將圖紙上組裝尺寸在臺面上和皮帶機上測量標記好再進行安裝，但學生在施工中會認為尺寸事先標注在臺面上會浪費時間，所以裝哪個部件就量哪個部件的安裝尺寸，導致組裝尺寸會出現累計誤差。

第二種情況：接線端子所接號碼管整齊、大小一致，導線號碼管標號方向一致，在平時訓練中如未提出嚴格要求，則學生在實際施工中就會有得過且過，造成不必要的失分。endprint

總結：教師學生一起認真研究機械組裝評分表，平時的每一次安裝都將評分細項落實并嚴格安裝評分表給學生評分，從嚴要求學生規范組裝行為，在訓練中不斷改正組裝過程中的缺陷，總結出一套行之有效的精細化的組裝工藝。

（六）故障分析不準確

學生在組裝完成進行調試過程中會出現一些故障，在排除過程中并不是都能快速準確地查到故障點并加以排除。

第一種情況：在調試過程中最常見的故障是傳感器沒有信號，對于這類故障學生一般都能順利排查出故障，學生更多的是根據經驗在排除故障。但經驗并不穩妥，當經驗沒有起到作用的時候，學生往往會大費周折才能排除故障。如傳感器電纜線串聯電阻斷開、傳感器電纜線冷壓端子處斷線、插線本身內斷等故障并不容易一眼發現，一旦出現類似故障，就需要學生根據電路原理采用萬用表測量的方法，“順藤摸瓜”來排除故障。

總結：教師要將電氣原理圖進行詳細講解，促使學生理解電氣原理，在平時訓練中增加專項排障訓練，嚴格要求學生在采用萬用表測量法排除故障的同時不斷積累排障的經驗。

二、程序調試

（一）分析題意不細致

學生在分析題意時有偏差，造成編寫的程序不能完全滿足控制要求。

第一種情況：學生在遇到難度較大的題目或者是文字描述有玄機的題目時，容易出現理解偏差，如在沒有吃透題意的情況下就動手編程，直接后果就是不能達到題目要求，或者編程走了彎路，簡單的變復雜。

第二種情況：學生在閱讀題目時有求快的心態，尤其是在有競爭對手的情況下更是如此，往往稍微冷靜一點就能看懂的文字內容卻一眼帶過。如指示燈未按要求進行閃爍，觸摸屏在特定情況下未有報警信息提示，機械手點一次按鈕動一個動作做成機械手自動連續動作等問題都是這樣造成的。

總結：在平時訓練中，要培養學生的閱讀能力，在基礎訓練階段教師要耐心指導學生將題目分析清楚，看完整個題目再開始寫程序，切不可看一點做一點或者看個大概就開始編程。在平時教師要注重多收集各地比賽題目，看到比練到的更多，學生對分析題目的把握能力也會得到很大提高。

（二）程序邏輯不合理

學生在編程前所做思考不夠充分，解決問題的方法選擇上有偏差。

第一種情況：在機電一體化這個項目的編程過程中，對于金白黑物料的分辨是關鍵的一步，不同的裝機類型再結合不同的題意要求有時會使物料分辨有多種方法可供學生在編程中選擇，在訓練中如不能選擇最可靠的方法對物料進行分辨，很容易造成在程序中將物料種類分辨錯誤，導致在系統運行過程中對物料的處理出錯。

第二種情況：學生在平時訓練中所編程序的邏輯性不是特別強，程序在調試中出現問題的幾率比較高。編寫程序是建立在理論思維上的，調試程序才是真實的，程序的調試量能夠說明學生在邏輯思維上的能力，同時程序的調試量小也是訓練中能按時完工的保證。

總結：教師應當在學生做完題目后嚴格按照評分表給予打分，找出運行過程中存在的問題，并要求學生完善程序再調試。如果當時訓練情況不理想，教師應當坐下來和學生一起分析程序，幫助學生理清邏輯思路后，要求學生重新做該題。學生也必須每天認真歸納總結編程心得體會。

（三）程序調試不夠快

目前，技能大賽在機械組裝方面的要求不斷提高，負責組裝的學生完成組裝過程的時間也被拉長，相對來說減少了負責編程的學生編程調試時間。

舉例：①在平時的訓練中，學生已經做過單料、多料、連續放料等各種類型的程序，在訓練中極少出現學生現有編程能力解決不了的題目，但考慮到組裝時間被拉長的因素，而學生編程調試能力并未有顯著提高的前提下，在規定的4個小時的時間內調試完成是有一定困難的。

教師要充分利用自身理論基礎和學生的實踐能力，平時師生多交流，互相討論，互相啟發思路，一起探究解決問題行之有效的方法。

（四）人機界面難求快

分析目前技能大賽的出題趨勢，觸摸屏不但制作量大而且難度在不斷提高，學生在編程過程中有相當一部分時間是用來做觸摸屏的。

在平時的訓練中，學生對于觸摸屏的制作有功底，完成人機界面制作要求沒有問題，但由于觸摸屏制作量的加大，觸摸屏上要求實現的功能也不斷在加深而且觸摸屏與PLC程序的配合度要求也已大幅度提高，所以學生在制作界面，觸摸屏控件對應PLC控件的設置以及觸摸屏結合PLC進行系統調試的總體時間被拉長。因而平時做題要緊跟大賽趨勢，教師要結合現有題目研究設計增加觸摸屏制作量，增大觸摸屏難度再讓學生進行練習。

（五）程序輸入不夠穩

學生經過長期的訓練，運用鍵盤輸入程序的速度已經很快，在快速輸入程序的過程中經常會輸入錯誤指令。

學生在平時訓練中自身已經具備了一定的實時思考實時編程的能力，但在做題目時如果盲目求快就會造成輸入錯誤指令的問題，如在西門子S7-200 PLC程序輸入過程中時間繼電器T5寫成T15，中間繼電器M100.0寫成M10.0，計數器C5寫成C6等等類似錯誤，這類問題將會給后面程序調試過程增加潛在難度。

如果學生出現打錯指令的問題，自己是會認識到錯誤的，也會很懊悔，此時教師如果一味的批評會使學生產生消極的情緒。教師應該學會理性思考問題，在訓練或者比賽中學生會有很大的心理壓力，甚至會急于求成，打錯指令也是可以理解的，教師應當循循善誘的教導學生，告訴學生物極必反的道理，在編寫程序的過程中要想清楚了再輸入，切不可手比眼快。

（六）心理狀態易浮躁

學生在訓練中不能被比賽之外的人和事所影響，要保持好自己的心態，要實施調控。

在比賽中，學生會受到外界環境的影響，看見對手的不論裝機速度還是編程調試速度都比自己快，或者題目不僅量大而且難度也大，自己感覺很難在規定的時間內完成任務，學生的心理起伏較大，如果沉不住氣，就會打亂自己的節奏，出現類似編程不實時保存、編程輸入錯誤指令、編程思路邏輯混亂等問題。

因而，平時要注意學生心態的磨練，在訓練中要引入競爭機制，在學校要經常內部比賽，選拔出最優秀的選手，另外還要分階段多進行針對不同訓練重點的測試并嚴格控制測試時間，根據評分表詳細打分。平時教師和學生要多溝通，面對學生的心理難題，教師要告訴學生，如果老師遇到這種緊張環境會如何調整心態。要告訴學生，你的對手就是你自己，要和過去的自己去比，這樣你才能變得更好。

以上內容從機械組裝、程序調試兩個方面分析了在技能競賽中參賽選手常出現的問題并輔以案例分析。能夠把針對性的訓練策略運用在訓練過程中，學生就會在此基礎上應用自如。讓學生學得明白，練得有效，比得優異，需要教師去總結，所以訓練策略的總結和應用影響著整個教學過程和教學效果。

（責任編輯：謝傳兵）

Abstract： Electromechanical integration equipment assembly and debugging is a traditional project in skills competition， which has a wide coverage of professional skills and a large scale of technical teams. Based on the student training skills， techniques and the existing problems of this project， this paper summarizes the common characteristics of the previous strategies and provides experience for reference.

Key words： Electromechanical Integration； equipment assembly； programming and debuggingendprint